北京基因组所（国家生物信息中心）相助揭示相疏散调控衰老的分子基础
细胞区室化是细胞内庞大生化历程有序进行的基础，也是生命演化在细胞水平的重大里程碑事件。磷脂双分子层包裹的有膜细胞器是古板认知的细胞区室。与之相对，生物大分子通太过子间多价相互作用爆发相疏散，在细胞内形成高度浓缩的凝聚体，可以精细驱动DNA组装、RNA转录等一系列重要的生命历程。如何识别具有重要生物学意义的凝聚体并剖析相疏散与其生物功效之间的调控机理，已成为目今生命科学领域最前沿的科学问题之一。
衰老是人类慢性疾病的重要危险因素，细胞衰老是机体衰老及衰老相关疾病爆发生长的主要驱动因素之一。在衰老历程中，细胞经历了剧烈的转录重塑，数千个基因的表达爆发改变，涉及细胞周期阻滞、炎症因子排泄等多个分子生物学历程。然而，衰老相关的要害转录事件是否受到相疏散的调控还未见报道。
11月7日，pg电子官网（国家生物信息中心）张维绮研究组联合pg电子官网动物研究所刘光慧研究组和曲静研究组在Cell Discovery在线宣布了题为SGF29 nuclear condensates reinforce cellular aging的研究论文。该研究首次剖析了液-液相疏散调控细胞衰老的分子事件，发明转录调理卵白SGF29通过相疏散招募转录机械形成卵白凝聚体，介导细胞周期阻滞卵白p21Cip1（由CDKN1A 基因编码）表达，从而诱导细胞衰老。
这项研究首先基于体外构建的儿童早衰综合征、成年早衰综合征及复制性衰老的人间充质前体细胞模型和人成纤维细胞衰老模型，通过高区分率荧光成像技术对组卵白乙酰转移酶SAGA（Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase）复合物组分进行筛查，发明SGF29在衰老细胞的核内形成明显的卵白凝聚体（图1），且凝聚体数量与细胞衰老的水平呈正相关。进一步，研究人员发明在年轻细胞中异位过表达SGF29可诱导SGF29卵白凝聚体的形成并触发细胞衰老。相反，在年老细胞中敲低SGF29则可延缓细胞衰老，提示SGF29卵白凝聚体与细胞衰老密切相关。
图1. SGF29在衰老的人间充质前体细胞核内形成卵白凝聚体
随后研究人员使用荧光漂白恢复和活细胞成像技术，发明SGF29凝聚体内部具有流动性，能从光漂白中恢复和融合。别的，体外纯化的重组SGF29卵白可以形成液滴（图2），液滴巨细与盐浓度呈负相关。这些结果均支持SGF29卵白具有液-液相疏散的性质。
图2. 重组SGF29卵白可在体外形成液滴
为了鉴定介导SGF29相疏散的要害结构域和氨基酸，研究人员构建了一系列SGF29截短突变体，发明SGF29的C端结构域是其爆发相疏散的要害部位。结合自然无序区剖析，预测并实验证明位于C端结构域的第207位精氨酸是介导SGF29卵白相疏散的要害位点，并乐成构建了可以破坏SGF29相疏散的突变体（SGF29-R207P）。与此同时，研究人员发明，与野生型SGF29差别，SGF29相疏散突变体（SGF29-R207P）过表达不会引起细胞衰老，这标明SGF29卵白相疏散是细胞衰老的驱动因素。
为探究SGF29相疏散如何驱动细胞衰老，研究人员使用染色质免疫共沉淀测序技术绘制了SGF29野生型、相疏散突变体（SGF29-R207P）的全基因组序列结合图谱。结果显示，相疏散突变体在基因启动子区域的结合效率显著降低，提示相疏散介导了SGF29与其靶基因元件的结合。研究人员进一步通过DNA-FISH技术发明SGF29的凝聚体可以被招募到CDKN1A的启动子区域。别的，研究人员还发明MED4、RNA聚合酶II等转录焦点机械可以被招募到SGF29的凝聚体中，从而激活CDKN1A基因的表达并诱导细胞衰老。而敲低CDKN1A可以阻滞由SGF29凝集体所致的细胞衰老。这些实验结果标明SGF29相疏散诱导的CDKN1A转录激活是介导人类细胞衰老的要害驱动力。
综上，该研究揭示了相疏散调控细胞衰老的全新机制，系统阐释了衰老细胞核中SGF29相疏散液滴可以通过招募并富集一系列转录相关卵白，进而驱动经典衰老增进基因CDKN1A的表达（图3）。这些研究进展为进一步研发衰老及其相关疾病的防控战略提供了重要线索和全新思路。由于卵白质相疏散在衰老生物学研究领域还属于新生事物，未来将会涌现出更多的科学问题，例如衰老的差别组织、差别阶段是否保存着纷纭庞大的卵白相疏散事件？细胞衰老是否受到胞浆中相疏散事件的调控？非有丝破裂细胞衰老历程中的相疏散事件是怎样的？如何以相疏散作为靶标干预细胞衰老及相关疾��？期待未来这些谜题将得以逐一解决。
图3. SGF29相疏散调控细胞衰老的分子机制
pg电子官网动物研究所刘光慧研究员、pg电子官网（国家生物信息中心）张维绮研究员和pg电子官网动物研究所曲静研究员为文章的配合通讯作者。研究获得科技部、国家自然科学基金委、pg电子官网和北京市等项目资助。
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